轧机液压AGC伺服缸的测试

轧机液压AGC系统已成为高精度、快速轧制的核心设备。系统中的关键元件——轧制伺服液压缸轧制力大、行程短、频率响应高、测试难度大，常常因无法预测故障或不能判断故障部位而被迫停产检修。

根据大型轧机实际使用情况，参考国家和行业相关液压试验标准，以轧机液压AGC伺服液压缸为试验对象，某单位开发设计了一套全新最大轧制力为9200t的大型轧机液压AGC伺服液压缸试验台设备，主要完成液压缸的动态和静态性能测试。

试验台针对大型轧机的最大轧制力为9200t，实验台液压系统图如图25所示。系统由两部分构成：加载系统和被测试系统。

被测试系统由右侧的力、位置伺服系统进行控制，用到的元件有测试液压缸14、三级电液伺服阀3、油压传感器5等。加载系统由左侧的力伺服系统进行控制。

测试液压缸系统是具有压力反馈的电液位置控制系统，其原理图如图26所示。压力传感器测得液压缸的负载压力，经校正放大后反馈到输入端，形成一个负载压力反馈内环。由于压力反馈使原开环传递函数的液压固有频率提高，阻尼比增加，所以是提高和产生恒定阻尼的好办法。

试验台主要完成液压缸的动、静态性能测试。闭式机架供伺服液压缸动态测试时加载用，测试时加载缸的无杆腔通压力油，产生推力将被测试伺服液压缸紧压在机架上，模拟轧制工况，位移传感器对称安装。同时对两液压缸供油，根据被测试液压缸上的位移传感器检测被测试伺服缸的动态位移，由位移和力的关系得到液压缸动态性能参数。

伺服液压缸动态测试原理为：在动态测试软件环境下，通过数据采集卡的通道给出一组谐波电压信号，经伺服放大器转换为相应的谐波电流信号，送人伺服阀线圈，通过控制阀心位移，控制进入伺服缸的油液流量大小。伺服缸将流量转化为位移输出，再经过位移传感器进行检测，由数据采集卡的两通道进入计算机，通过对两路位移信号进行转换与计算，可获得系统的稳态输出。根据输入与输出两组谐波信号进行比较，可得到测试系统的幅频特性和相频特性。测试液压缸系统是具有压力反馈的电液位置控制系统。利用Matlab软件中Simulink仿真工具箱建立测试控制系统仿真模型，并进行仿真分析。

由Bode图得到仿真结果为：位置反馈控制系统的幅值裕度26.2dB大于6dB，相角裕度119°大于60°，系统具有较好的稳定性。加入压力反馈后，使原开环传递函数的液压固有频率提高，阻尼比增加。阻尼比表明系统的相对稳定性，为获得满意的性能，应增大液压阻尼比的值。由于系统的阻尼比提高，幅值裕度达到28.4dB，系统的稳定性比原系统提高。阶跃响应图仿真结果表明：加入压力反馈后，系统的过渡时间由0.301s增加到0.321s，响应速度降低。由此可知，采取压力反馈是提高和产生恒定阻尼的较好方法。压力反馈可明显提高系统阻尼比，并且不改变系统的开环和闭环刚度，进而扩展系统的频带，提高控制精度，增大系统的稳定性。但是系统的响应速度降低，因而需要在系统的阻尼比和快速性之间折中考虑。

大型轧机伺服缸测试控制系统所采用的性能配置符合轧机实际条件和经济条件，综合效果良好，可以在生产中节约成本，提高产品的竞争力，为大型重载伺服缸国产化供應了一种可行的测试手段。